La misión Ulises tiene una historia fascinante. Fue enviado a Júpiter para realizar una asistencia gravitacional disparándolo fuera del plano de la eclíptica para volar sobre los polos norte y sur del Sol para realizar "exploraciones rápidas de latitud". Por su diseño se utilizó para varias líneas importantes de estudio científico.
Ulysses contenía un par de transpondedores coherentes que recibían señales de la Tierra, las cambiaban de frecuencia de manera coherente usando bucles sincronizados en fase y las enviaban inmediatamente a la Tierra en dos frecuencias diferentes.
Del artículo de la ESA sobre el experimento de ondas gravitacionales de Ulysses :
En el método de seguimiento Doppler de la nave espacial, la Tierra y la nave espacial constituyen los dos objetos cuya separación variable en el tiempo se monitorea para detectar el paso de una onda gravitacional. El monitoreo se logra con seguimiento Doppler de alta precisión en el que se transmite una señal de radio de microondas de frecuencia constante (banda S) desde la Tierra a la nave espacial (enlace ascendente); la señal es transpuesta (recibida y amplificada coherentemente) en la nave espacial; y luego se transmite de regreso a la Tierra (enlace descendente) en señales de banda S y X. Este enlace descendente de doble frecuencia se requiere para calibrar los medios interplanetarios que afectan las dos bandas de frecuencia de manera diferente. La señal de enlace descendente se registra en la Tierra y su frecuencia se compara con la frecuencia constante de enlace ascendente f0 para extraer la señal Doppler, δf/f0.
El artículo continúa diciendo:
Dado que el tamaño óptimo de un detector de ondas gravitacionales es la longitud de onda, se necesitan dimensiones interplanetarias para detectar ondas gravitacionales en el rango de mHz. El seguimiento Doppler de Ulysses proporciona detecciones sensibles de ondas gravitacionales en esta banda de baja frecuencia. La fuente de ruido impulsor son las fluctuaciones en el índice de refracción del plasma interplanetario. Esto dicta que el momento del experimento esté cerca de la oposición solar y establece la precisión objetivo para el cambio de frecuencia fraccional en 3,0 × 10-14 para tiempos de integración del orden de 1000 segundos.
RESUMEN DE OBJETIVOS
El objetivo de la investigación de ondas gravitacionales en Ulysses es buscar ondas gravitacionales de baja frecuencia que crucen el Sistema Solar. Debido a la gran distancia a la nave espacial, este método es más sensible a períodos de onda entre 100 y 8000 segundos, una banda que no es accesible para experimentos en tierra que son mejores para períodos inferiores a 1 segundo.
Puedes leer más sobre Ulysses en Ulysses de eoPortal donde encontré tanto el enlace de arriba como el siguiente:
B. Bertotti, R. Ambrosini, SW Asmar, JP Brenkle, G. Comoretto, G. Giampieri, L. Iess, A. Messeri, HD Wahlquist, "El experimento de la onda gravitacional", Serie de suplementos de astronomía y astrofísica, número especial de Ulysses Instruments , vol. 92, No. 2, págs. 431-440, enero de 1992
Pregunta: ¿Qué produce ondas gravitacionales con "períodos entre 100 y 8000 segundos"?
Cualquier sistema binario produce ondas gravitacionales al doble de su frecuencia orbital, es decir, con periodos de la mitad de su periodo orbital. Entonces, los sistemas binarios con períodos entre 200 y 16000 producirán tales ondas.
Podemos usar la tercera ley de Kepler para decir algo sobre estos:
Para un binario con y entonces . Dado que las estrellas normales de masa tienen radios similares a este, entonces las estrellas probablemente tendrían que ser remanentes estelares (enanas blancas, estrellas de neutrones o agujeros negros) excepto justo al final del período más largo, donde podría ser posible observar binarias W Uma. Las binarias más masivas tienen separaciones que aumentan a medida que , pero los radios de las estrellas normales aumentan más como , por lo que esta conclusión es aún más firme en masas más grandes.
Podría ser posible tener un binario compacto que involucre una estrella de baja masa más un objeto compacto, tal vez un lóbulo de Roche que llene uno, por lo que, además de "degenerados dobles", el final del período largo de este rango incluiría Variables cataclísmicas y Baja masa X contrapartes binarias de rayos -, con periodos orbitales de unas pocas horas. Aquí hay un excelente ejemplo de astronomía en el dominio del tiempo y el binario eclipsante más rápido ZTF J1539 + 5027 (+20 mag, 6.91 minutos): ¿Cómo medir su brillo mínimo?
Por supuesto, la tensión de onda gravitacional es algo así como , dónde es la distancia. Estos binarios tienen un período mucho más largo que los (presumiblemente raros) agujeros negros masivos que se fusionan vistos hasta ahora y, por lo tanto, probablemente deban estar cerca, en nuestra propia galaxia, para ser detectados.
por ejemplo, LIGO fue capaz de detectar fusionando agujeros negros, con s a distancias de mil millones de años luz. Una amplitud de deformación similar sería producida por un binario con s a una distancia de 300 años luz.
Florín Andrei
Keith McClary
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